利用催化裂化裝置改質常壓直餾汽油

陳文龍

【摘要】山東石大科技集團（簡稱石大科技）為探索一條低品質汽油改質的途徑，在20萬噸/a兩段提升管催化裂化裝置（TSRFCC）進行常壓直餾汽油改質實驗。通過工業應用表明，采用TSRFCC技術并使用相應的輔助催化劑使汽油中烯烴體積分數大幅度下降，芳烴體積分數有所增加。

【關鍵詞】產品組成 改質 常壓蠟油 回煉量 直餾汽油

一、前言

石大科技有1.0Mt/a常減壓裝置，0.2Mt/a兩段提升管催化裂化裝置，3萬噸氣體分離裝置和7萬噸/a溶劑油裝置各1套。常壓裝置生產的直餾汽油作為溶劑油裝置的原料生產號70#溶劑油，產品附加值較低。本廠采用直餾汽油進催化裂化裝置回煉技術以改善直餾汽油品質，提高其辛烷值。

二、裝置概況

石大科技催化裂化裝置是應用石油大學（華東）化學化工學院開發的兩段提升管技術的第一套工業化實驗裝置。第一根提升管裂化新鮮原料，第二根提升管下部噴嘴進直餾汽油，上部噴嘴進回煉油和油漿。兩器采用沉降器在上、再生器在下的同軸式布置，新增加催化劑緩沖罐，可起部分燒焦作用。催化劑自再生器用輸送管提升到催化劑緩沖罐后，再從催化劑緩沖罐分別進入一、二段提升管，反應后油氣進入沉降器。特點是催化劑接力、大劑油比、短反應時間及分段反應，能夠提高輕質油收率，降低干氣和焦碳產率，并改善汽油的產品質量。

三、直餾汽油改質技術

直餾汽油不含烯烴且鏈烷烴含量較高，辛烷值低，通過催化改質可使芳烴含量明顯增加，馬達法辛烷值提高10～22個單位。酸性催化劑的反應機理為：在高溫、高劑油比、短接觸時間等條件下，既有利于小分子的改質，又有利于減少干氣和焦炭的生成，其產品分布較為理想。

四、直餾汽油改質實驗過程

直餾汽油改質工業應用為了減少直餾汽油回煉量對裝置操作穩定性和產品分布的影響并根據石油大學實驗室研究數據將汽油回煉量定在一段反應器新鮮進料量的8-9%（m），通過調整不同催化劑添加量和二段劑油比以考察汽油的產品性質。制定以下生產方案：一段進料量22.0-22.5t/h，汽油回煉量1.8-1.9t/h，然后分為五個階段進行調整操作：①LTB-2催化劑在系統藏量中所占比例從7%提高到11%，平穩運行2d；②LTB-2催化劑在系統藏量中所占比例從11%提高到15%，平穩運行2d；③二段反應溫度從510℃提高到520℃，平穩運行2d；④二段反應溫度從520℃提高到530℃，平穩運行2d；⑤二段反應溫度維持530℃，二段進5噸重油回煉，平穩運行2d。

（一）原料油

催化裂化裝置加工的原料油為常壓蠟油，其性質如下：密度（20 ℃）為0.9013g.cm-3；黏度（80 ℃） 為21.21mm2.s-1；凝固點42℃；殘炭質量分數0.64%；飽和烴質量分數75.46%；芳烴質量分數20.06%；膠質質量分數4.48%；瀝青質質量分數0%；初餾點337℃；10%餾出421℃；50%餾出468℃；90%餾出550℃。

常減壓直餾汽油性質如下：密度（20 ℃）0.7325g.cm–3；黏度（50 ℃）0.432mm2.s-1；黏度（100 ℃）0.253mm2.s-1；相對分子量99；飽和烴烴質量分數90.91%；芳烴質量分數8.29%；烯烴質量分數0%；研究法辛烷值54.7；初餾點49℃；10%餾出78℃；50%餾出108℃；90%餾出132℃；干點154℃。

（二）催化劑

催化裝置使用的催化劑CORH性質：Na2O質量分數0.24%；Al2O3質量分數49.8%；灼燒減量12.1%；比表面積225m2·g-1；孔體積（水滴法）mL·g->0.311；堆密度0.72g·mL-1；微反活性（800 ℃×4 h）80；篩分組成質量分數：<45.8μm時為4.9；45.8～111.0μm時為91.3；>111.0μm時為3.8。

催化劑LTB-2性質：Na2O質量分數0.21%；Al2O3 質量分數48.6%；灼燒減量9.2%；比表面積211m2·g-1；孔體積（水滴法）mL·g->0.311；堆密度0.74g·mL-1；微反活性（800 ℃×4h）78；篩分組成質量分數：<45.8μm時為5.2；45.8～111.0μm時為91.6；>111.0

μm時為3.2。

（三）實驗方案

分為五個階段進行實驗，直餾汽油回煉后對裝置操作影響較小，。隨著LTB-2催化劑加量的增加汽油辛烷值有較為明顯提高。當二段劑油比大幅度提高以后汽油辛烷值有小幅度提高，在裝置檢修時將直餾汽油回煉直接二段預提升段以增加劑油比。直餾汽油回煉與投用前相比，汽油的烯烴體積分數降幅較大，芳烴體積分數變化不大，研究法辛烷值為89.2～90.8。

（四）直餾汽油進催化裝置反應機理討論

直餾汽油進入FSRFCC裝置第二段提升管反應器下噴嘴與再生催化劑接觸，通過調整操作條件二段劑油比能達到15大幅超出常規催化裂化的劑油比。并且第二段提升管反應時間較短，減少了二次裂化反應，降低了汽油組分裂解為液化氣量，并且第二段反應溫度控制控制在530度左右直餾汽油在高活性、高溫度的條件下，裂解成小分子烯烴而轉移到液化氣中，降低了汽油的烯烴組分。

直餾汽油能進入其孔道進行瞬間反應，而重油則不能進入反應。直餾汽油在催化劑強酸中心發生氫轉移和異構化反應。因直餾汽油生焦量非常少只有0.5%，因而不影響重油轉化。催化劑孔道內表面積碳很少。催化劑內表面很少的積碳不會影響重油轉化。而重油回煉之后使二段劑油比明顯增加直餾汽油能與催化劑更充分接觸，促進了氫轉移和異構化反應。氫轉移反應降低了汽油中烯烴體積分數，而異構化反應增加了芳烴體積分數，保證了汽油辛烷值。

五、結論

（1）直餾汽油進行催化改質，使低品質汽油性質得到提高，且穩定汽油的辛烷值降幅不大。

（2）與直餾汽油回煉投用前相比，汽油的烯烴體積分數下降幅度較大，芳烴體積分數變化不大，研究法辛烷值為89.2～90.8。

（3）LTB-2多產丙烯催化劑對直餾汽油改質有明顯的促進作用，二段大劑油比對汽油改質也有一定的幫助。

（4）對直餾汽油進行回煉，投資小，裝置改造方便，裝置操作穩定。在一些沒有直餾汽油改質的裝置上，是一條有效改善汽油品質的途徑，能為煉廠帶來較大的經濟效益。

參考文獻：

[1]崔素新，張國才， 低品質汽油催化改質[D].催化裂化協作組第七屆年會報告論文集. 北京：中國石化集團公司催化裂化情報站， 2000.

[2]孫武，兩段提升管催化裂化多產丙烯催化劑LTB-2的應用[J].煉油技術與工程，2006.